Что вызывает шумность цвета в датчике изображения

Question

Я пытаюсь понять, что вызывает шумность цвета в датчике изображения, в частности, почему он так хорошо виден, когда значение ISO установлено на очень высокое значение (что для CMOS, я думаю, означает, что есть усилитель с высоким получить значение перед считыванием АЦП?). Его шумовая структура, по-видимому, имеет очень низкую пространственную частотную характеристику, поскольку мне нужен фильтр цифровой обработки изображений с очень большим ядром для его удаления. Я не думаю, что это вызвано типичным шумом фотонных импульсов. Возможно, какая-то тёмная шумовая дробь или тепловые эффекты?

Любые комментарии, предложения или ссылки на документы и т. Д. Будут приветствоваться. Большое спасибо!

Answer 1

Шум выстрела идет с квадратным корнем из числа фотонов, поэтому каждый раз, когда у вас есть 1/4 фотона, вы получаете в два раза больше шума (по отношению к сигналу). (Пример: 400 фотонов имеют 20 средних шумов, 100 фотонов имеют 10, поэтому переход от шума составляет от 1/20 до 1/10.)

Обратите внимание, что электронная емкость пикселя уменьшается с увеличением ISO, поскольку существует предел того, насколько далеко вы можете умножить сигнал, прежде чем выйдете за пределы диапазона. Например, Nikon D800 имеет емкость 81 000 электронов на пиксель при ISO 100, но только 175 при ISO 51 200. Белый по-прежнему является полным пикселем, поэтому вы можете увидеть, сколько шума вы получите, применив первый абзац.

Кроме того, шум считывания (от датчика / электроники) усиливается усилителем ISO вместе с сигналом. Если у вас 10 000 электронов сигнала, 2 электрона шума считывания очень мало (особенно по сравнению со средними 100 электронами дробового шума). Если у вас 16 электронов, то 4 электрона дробового шума и 2 электрона считывания выглядят очень большими, особенно после того, как усилитель ISO умножит всю серию на 32x или что-то еще.